فروش لپ تاپ نو و استوک بازاریان فروش عطر و ادکلن پرفیومی محمد طاها لطفی | taha lotfi طراحی سایت و دیجیتال مارکتینگ تاترین ، تاترین سکوی پرتاب برند شما ساخت باتری لیتیوم یون 18650 دارای آند نانوکامپوزیتی سیلیکون کربن - بومرنگ "شبکه خدمات نوآوری"
اشتراک گذاری با دوستان
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در whatsapp

وضعیت:  باز

  شماره سند:

  تاریخ انتشار: 1402/04/17

  مهلت ارسال پیشنهاد: 1402/05/15

  فرصت‌ها: براساس پیشنهاد‌ها قابل‌ مذاکره خواهد بود.

 تماس : 02166539734 – 02166533864

  ارسال پروپوزال‌ها: https://ghazal.inif.ir

خلاصه فناوری

باتری‌های ثانویه (قابل شارژ) راحت‌ترین شکل دستگاه‌های ذخیره انرژی هستند. در بین تمام باتری‌های ثانویه تجاری موجود، باتری‌های لیتیوم یون(یون لیتیوم) بالاترین چگالی انرژی را ارائه می‌دهند، وزن کم و حجم کم باتری‌های لیتیوم یون، آن‌ها را به گزینه اصلی بسیاری از وسایل الکترونیکی مصرفی مانند رایانه‌های قابل‌حمل و تلفن‌های همراه تبدیل کرده است. با این‌وجود، هنوز سطح فناوری فعلی باتری لیتیوم یون در تأمین نیازهای برق برای وسایل نقلیه الکتریکی یا هیبریدی (EV/HEV) هنوز هم مطلوب نیست.

برای بهبود ظرفیت انرژی ماشین‌های الکتریکی، توان مخصوص و چگالی انرژی باتری‌ها باید بهبود یابد. از میان مواد مختلف، استفاده از سیلیکون به‌عنوان آند دارای چالش‌هایی از جمله سیکل‌پذیری، طول عمر و رسانندگی کم است. برای رفع این چالش‌ها تحقیقات فراوانی صورت گرفته است که از میان راهکار‌های معرفی‌شده دو روش: 1-کاهش سایز ذرات سازنده آند و استفاده از ذرات میکرو و نانو سیلیکون 2-ترکیب سیلیکون با انواع مختلف کربن (گرافیت، نانولوله، نانو میله، نانو کره و …) تأثیر مناسبی بر رفع موانع مذکور داشته‌اند.

هدف این گروه پژوهشی نیز بهبود کارایی، ظرفیت و طول عمر باتری‌های لیتیوم یون 18650 با استفاده از آند سیلیکونی است. به این منظور ابتدا آند سیلیکونی طراحی و یک نمونه آزمایشگاهی نیم سل سکه‌ای باتری لیتیوم یون با این آند ساخته شده است و هدف از این پژوهش، توسعه روشی برای تولید انبوه سل 18650 با این آند مبتنی بر روش‌های مدل‌سازی و تئوری طراحی آزمایش خواهد بود.

درباره تیم پژوهشی

نام و نام خانوادگی

وضعیت شغلی

همکار/مشاور طرح

رشته/مقطع تحصیلی

دکتر فاطمه راضی آستارائی

عضو هیئت علمی

مجری

فیزیک/ دکتری

دکتر زهرا نصراللهی

عضو هیئت علمی

همکار

فیزیک/ دکتری

مهسا پناهی آذر

کارشناس ارشد

همکار

محقق ذخیر‌سازی انرژی

سپیده غیور

دانشجو

همکار

دانشجوی کارشناسی ارشد انرژی‌های تجدیدپذیر

علی حومنی

دانشجو

همکار

دانشجوی کارشناسی ارشد انرژی‌های تجدیدپذیر

آلا علی اکبرزاده

دانشجو

همکار

دانشجوی کارشناسی ارشد انرژی‌های تجدیدپذیر

سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی

دکتر فاطمه راضی آستارائی، دانشیار دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران هستند. ایشان در مقطع دکتری و پسا دکتری از دانشگاه صنعتی شریف در رشته فیزیک فارغ‌التحصیل شده‌اند. همچنین بیش از 80 مقاله در مجلات و کنفرانس‌های بین‌المللی به چاپ رسانده است و استاد راهنمای بیش از 60 دانشجوی کارشناسی ارشد و دکتری بوده‌اند. شاخص h-index مقالات منتشر شده از جانب دکتر راضی بر اساس Google Scholar، 23 است. ایشان در دو سال اخیر مجری 3 پروژه پژوهشی در زمینه باتری‌های لیتیوم یون بوده‌اند.

ضرورت مسئله

باتری‌های لیتیوم یون (LIBs) به دلیل چگالی انرژی بالا، نرخ خود تخلیه کم و عمر چرخه طولانی به‌طور گسترده‌ای به عنوان ابزار ذخیره انرژی برای کاربردهای مختلف استفاده می شوند. ماده آند جزء مهمی از باتری لیتیوم-یون است و بر عملکرد باتری، به ویژه از نظر ظرفیت، عمر چرخه و قابلیت سرعت تأثیر می گذارد. سیلیکون به دلیل ظرفیت خاص تئوری بالا (4200 میلی آمپر ساعت بر گرم)، ولتاژ تخلیه کم و فراوانی، به عنوان یک ماده آند امیدوارکننده برای باتری‌های لیتیوم-یون در نظر گرفته شده است. با این حال، انبساط حجمی زیاد و پودر شدن در طول چرخه‌های شارژ/دشارژ باعث تنش مکانیکی و شکستگی و در نتیجه منجر به پایداری ضعیف چرخه شارژ/دشارژ می‌شود. برای غلبه بر این محدودیت، کربن، استفاده وسیعی به عنوان یک ماتریس برای پشتیبانی از سیلیکون دارد. نانوکامپوزیت‌های Si/C به‌دلیل ظرفیت ویژه بالا و پایداری خوب در چرخه، به‌عنوان مواد آندی باتری‌های لیتیوم-یون به‌طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. روش‌های مختلف سنتز، از جمله روش‌های آسیاب گلوله‌ای، سل- ژل، CVD، هیدروترمال، حلال گرما، سنتز احتراق محلول، رسوب همزمان، به کمک مایکروویو، خشک کردن با اسپری و روش های پیرولیز برای تهیه Si/C استفاده شده‌اند. عملکرد الکتروشیمیایی نانوکامپوزیت‌های  Si/Cبا استفاده از تکنیک‌های مختلف از جمله اندازه‌گیری‌های CV، EIS، GCD ارزیابی شده است اما مطالعات بیشتری برای بهینه‌سازی روش‌های سنتز و بهبود عملکرد الکتروشیمیایی نانوکامپوزیت‌های Si/C مورد استفاده در باتری لیتیوم-یون مورد نیاز است. همچنین برای بهبود عملکرد باتری نیاز است تا آند و کاتد و الکترولیت متناسب با ویژگی‌های هر کدام از اجزاء طراحی شوند. بنابراین در این پژوهش هر سه جزء اصلی باتری مورد بررسی قرار می‌گیرند و طراحی خواهند شد.

مسئله اصلی تحقیق

هدف اصلی این پژوهش ورود به مسیر تجاری‌سازی باتری‌های لیتویم-یون 18650 دارای آند سیلیکونی و کاتد و الکترولیت متناسب با آن است. برای دست‌یابی به این مهم، یک نمونه باتری لیتیوم یون نیم سل CR2032 با آند سیلیکونی دارای ساختار نانو پیشنهادی توسط این گروه پژوهشی ساخته شده است و به ظرفیت قابل قبولی (با ظرفیت 1000 میلی‌آمپر ساعت بر گرم بعد از 50 سیکل) دست یافته‌اند. اما همچنان این سوال باقی است که برای استفاده از این نانوساختار به عنوان آند باتری‌های تجاری و تولید آن در مقادیر صنعتی و لایه نشانی آن در آندهای باتری‌های 18650 باید چگونه عمل کرد و چه پروتکلی را برای سنتز کاتد و الکترولیت متناسب با آن طراحی کرد. در این پژوهش قصد بر این است که آند سیلیکونی با ساختار در نظر گرفته شده به صورت تجاری در باتری‌های 18650 سنتز شود و همچنین دو جزء اصلی دیگر باتری یعنی کاتد و الکترولیت نیز متناسب با ویژگی‌های آند طراحی شوند. بنابراین در این طرح می‌بایست علاوه بر آند به طور همزمان کاتد و الکترولیت مناسب این آند جهت نزدیک شدن به ظرفیت تئوری این ساختار و طول عمر مناسب طراحی شود، برای این منظور ابتدا با مدل‌سازی چند فیزیکه توسط نرم افزارهای COMSOL و دینامیک مولکولی و همچنین با استفاده از روش‌های DFT و با استفاده از تئوری طراحی آزمایش و نرم افزار MiniTab، آند و کاتد و الکترولیت باتری لیتیوم یون 18650 با ویژگی‌های مد نظر طراحی شوند. پس از ساخت و تست‌های مشخصه‌یابی، عملکرد آند و کاتد و الکترولیت طراحی شده مورد بررسی قرار می‌گیرد تا در نهایت به نمونه تجاری این باتری با حداکثر ظرفیت آند سیلیکونی دست یابند. پس از این مرحله و تولید نمونه تجاری باتری لیتیوم یون 18650 با آند سیلیکونی، انتظار می‌رود با طراحی خط تولید این باتری، شرکت‌های تولیدکننده اقدام به تولید آن نموده و این نوع از باتری‌های 18650 بخشی از بازار داخل را به خود اختصاص دهند.

مزایا

  • تولید آند سیلیکونی برای باتری 18650 لیتیوم یون با قابلیت تولید انبوه
  • افزایش ظرفیت نیم‌سل بعد از 50 سیکل (1800 تا 3400 میلی‌آمپر ساعت بر گرم)
  • تولید باتری 18650 با 80 درصد افزایش ظرفیت نسبت به نمونه تجاری موجود

کاربردها

  • انواع لپ تاپ و وسایل الکترونیکی قابل حمل
  • ماشین‌های هیبریدی و الکتریکی
  • موتورسیکلت‌های الکتریکی
  • پاوربانک‌ها

خروجی‌های مورد انتظار تحقیق

  • دانش فنی ساخت آندنانوکامپوزیتی Si/C باتری 18650 لیتیوم یون
  • باتری لیتیوم یون 18650 دارای آند سیلیکونی و اجزای سازگار با آند سیلیکونی

هزینه و زمان اجرای طرح

  • هزینه اجرای طرح در بازه 550 تا 700 میلیون تومان برآورد می‌شود.
  • مدت‌زمان اجرای طرح بین 6 تا 12 ماه برآورد می‌شود.

تسهیم مالیک فکری

  • مالکیت معنوی: مشارکت‌کننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سـهیم خواهـد بـود و انتشـار مقالـه مشـترک توسـط مجری و مشارکت‌کننده در ژورنال‌های داخلـی و خارجـی، ارائه مقالـه در کنفرانس‌هـا و سـمینارها بـا موافقـت و اشـاره بـه نـام همـه دست‌اندرکاران مجـاز خواهـد بود.
  • مالکیـت منافـع مـادی: سهم مشارکت شرکت/شتاب‌دهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و با توجه به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل‌مذاکره و توافق است).
  •  

ارسال درخواست

  • درخواست‌های مشـارکت صرفاً بایـد در چارچوب موردنظر صنـدوق نوآوری و شـکوفایی، تدویـن و حداکثـر تـا تاریـخ 1402/05/15در سـامانه غـزال صنـدوق نوآوری و شـکوفایی به نشـانی inif.ir ثبت شوند. درخواست‌هایی کـه در چارچوبـی غیرازآن، یـا بـه روش‌های دیگـر بـه دسـت صنـدوق نـوآوری و شـکوفایی برسـند، وارد فراینـد ارزیابـی نخواهنـد شـد.